UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA QUIMICA

CURSO: SEMINARIO E INVESTIGACION DE TESISTEMA DE INVESTIGACION:DETERMINACIN DE LA CINTICA Y RELACIONES DE EQUILIBRIO EN LA ADSORCIN DE Cr (total) UTILIZANDO COMO ADSORBENTE UNA BENTONITA ACTIVADA REPORTE DE LABORATORIO NGRUPO 7AREQUIPA- 2014

DETERMINACIN DE LA CINTICA Y RELACIONES DE EQUILIBRIO EN LA ADSORCIN DE Cr (total) UTILIZANDO COMO ADSORBENTE UNA BENTONITA ACTIVADA

PROBLEMA

Se desconoce la velocidad de separacin de cromo total que puede ser alcanzado y las relaciones de equilibrio (isotermas de adsorcin) en el proceso de adsorcin de Cr con Bentonita Activada en un tanque con agitacin constante.

JUSTIFICACIN

El presente trabajo pone nfasis en estudiar una de las tcnicas ms aplicadas para la eliminacin de elementos no deseados como el cromo en un efluente de la industria de curtiembre como es la adsorcin fsica. As los adsorbentes ms comunes se incluye a la Bentonita Activada como uno de los materiales ms idneos tanto por sus propiedades superficiales que responden a las caractersticas necesarias para un adsorbente y para un soporte de catalizador, como son: una gran superficie especfica, capacidad de adsorcin y homogeneidad en la distribucin de centros superficiales, que le confieren una gran importancia en la industria.En el proceso de adsorcin para conocer ms detalles sobre su desempeo y mecanismo se deben estudiar los aspectos termodinmicos y cinticos, as uno puede estimar la escala de un equipo de adsorcin basado solo en esta informacin. En trminos generales la cintica de adsorcin es la base para determinar el rendimiento de lecho fijo o de cualquier otro flujo a travs de diferentes sistemas.El presente trabajo tiene por fin evaluar los aspectos cinticos y termodinmicos del proceso de adsorcin de cromo utilizando una bentonita activada en un recipiente con agitacin constante a fin de establecer como base de los conocimientos para una futura construccin de un equipo de adsorcin, con vista al desarrollo de procesos de descontaminacin de efluentes industriales, especficamente las curtiembres.

SISTEMA EN ESTUDIO: Cr-Bentonita Activada

PROCESOS INVOLUCRADOS: Adsorcin Fsica

FENMENOS INVOLUCRADOS:

Transferencia de Masa: Fenmeno de Superficie y Difusin Molecular Transferencia de momento

REA TEMTICA: Adsorcin Arcilla(Bentonita Activada) Contaminacin de Aguas

TIPO DE PROBLEMA

Explicativo: -Porque establecen vinculaciones importantes entre las variables que originan el fenmeno de superficie.-Tienen proyeccin a utilizar el conocimiento alcanzado en esta investigacin para cubrir necesidades ambientales a futuro.

ANLISIS DE VARIABLES

VARIABLESUNIDADESTIPO DE VARIABLESANLISIS DE VARIABLES

Concentracin de Cr inicialPpmVariable ManipulableEstamos evaluando el metal Cr, porque altas concentraciones es nocivo para salud

pH del lodo ( solucin de Cr ms Bentonita)-Variable ManipulableEl pH afecta la capacidad de adsorcin del Cr/Bentonita activada

Temperatura de adsorcinCVariable ManipulableA una determinada temperatura la adsorcin va a ser ms ptima la adsorcin

Masa de BentonitaGrParmetro -

rea especificam2/grVariable IntervinienteEs muy importante para determinar la capacidad de adsorcin de la arcilla

Cantidad de soluto adsorbido por cantidad de adsorbentegr adsorbato (Cr)/gr adsorbente (Bentonita Activada)Variable Respuesta-

Tiempo de adsorcinminVariable Respuesta-

Densidad de lodogr/cm3Variable IntervinienteSu variacin para nuestro sistema establecido va a ser muy despreciable

Viscosidad del lodoPoise Variable IntervinienteSu variacin para nuestro sistema establecido va a ser muy despreciable

GranulometramParmetro-

OBJETIVO GENERAL:

Evaluar la cintica y las relaciones de equilibrio en la adsorcin de cromo total utilizando como adsorbente una bentonita activada.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Evaluar la cintica de adsorcin en el sistema Cr-Bentonita Activada en un recipiente bacth con agitacin constante Evaluar la relacin de equilibrio Cr-Bentonita Activada en un recipiente batch con agitacin constante

EQUIPO UTILIZADO:

-MATERIAL DE VIDRIO: vasos precipitados, probetas, fiolas. -REACTIVOS: Soluciones patrn de cromo +6, Bentonita Activada.

PLANTEAMIENTO DE LA HIPOTESIS:VARIABLES INDEPENDIENTES: Concentracin de Cr inicial [Cr0] pH del lodo ( solucin de Cr ms Bentonita Activada) pH Temperatura de adsorcin T ads

VARIABLES DEPENDIENTES: Cantidad de soluto adsorbido por cantidad de adsorbente q Tiempo de adsorcin tads

HIPOTESIS 1. Es posible evaluar el sistema de adsorcin Bentonita Activada -Cr analizando la interdependencia de los parmetro fisicoqumicos utilizando la siguientes relaciones;

[Cr0] =f(q) T ads =f(q)Isoterma de freundlichq= k f . C 1/nDonde K es la contantes de capacidad de adsorcin y n la constante de intensidad de adsorcin f. La ecuacin linealizada de Freundlich se expresa usualmente en su forma logartmica:log (q) = log (kf) + 17n log (C)Los valores de k y 1/ n pueden ser obtenidos del intercepto y la pendiente que resultan de f graficar log (q) vs. Log (C)Isoterma de Langmir

Se basa en la hiptesis que todo los centros activos de adsorcin son equivalentes y que la capacidad de una molcula para unirse a la superficie es independiente de si hay o no posiciones prximas ocupadas, adems, la adsorcin se restringe a una monocapa y no existen interacciones laterales entre las molculas del adsorbato. La isoterma est representada por la ecuacin:

q = q m b C/(1+ b.C)

Siendo C la concentracin del adsorbato en el equilibrio (en mg/L), q la capacidad mxima m de adsorcin (en mg/g) y b es la constante de Langmir de afinidad o energtica en unidades de L/mg. DISCUSION:Consideramos que q ser dependiente del pH, ya que el catin de Cr ser absorbido ptimamente en un rango acido de pH que va desde el 2 4; el cromo empezara a precipitar si esta en medio bsico; y en medio ultra acido, no resultara econmico. Esta relacin ser corroborada con la curva de precipitacin de Lanouette.2. La velocidad de adsorcin de la bentonita activada se podr predecir con la siguiente relacin :

2.1. Ecuacin de pseudo primer orden

Donde qt (mmol/g) es la cantidad adsorbida en un tiempo t, qe (mmol/g) es la cantidad adsorbida en el equilibrio y k1 (min-1) es la constante cintica de primer orden. Integrando la ecuacin y aplicando como condiciones de contorno a t=0, qt=0 y a t=t qt=qt:

2.2. Ecuacin de pseudo segundo orden

Integrando la ecuacin anterior y manteniendo constantes las condiciones de contorno descritas para el modelo anterior, se tiene:

Donde k2 es la constante cintica de Pseudo-segundo orden (g/mmol.min) y h=k2*qe2 siendo h (mmol/g.min) la velocidad inicial de adsorcin.2.3. Ecuacin de segundo orden

2.4. Modelo de difusin de la pelcula liquida

q: representa la concentracin promedio en el solido Vp : Volumen de la partculaAs : rea Superficial de la partcula(CCi) : Gradiente de concentracin

2.5. Modelo de difusin interparticular

La hiptesis sobre el mecanismo de difusin intraparticular en el interior de los poros de la partcula de adsorbente est basada en el transporte de soluto a travs de la estructura interna de los poros de adsorbente y la difusin propiamente dicha en el slido, lo que conlleva a que el adsorbente posea una estructura porosa homognea .

Donde k (mmolg-1min-1/2) es la constante de velocidad de difusin intraparticular.

DISCUSIN: FOGLER